用于车辆空气净化的智能控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于车辆空气净化的智能控制装置，该系统包括：设置在汽车空调风道内部的至少一个纳米发电机，当汽车空调开启时，风道内产生气流并吹动纳米发电机发生机械形变，输出交流脉冲电信号；与至少一个纳米发电机相连的，对至少一个纳米发电机输出的交流脉冲电信号进行预处理的信号采集电路；与信号采集电路相连的，根据信号采集电路输出的电信号进行判断处理，从而输出控制信号的中央处理电路；以及与中央处理电路相连的，根据中央处理电路输出的控制信号进行开启和关闭的车载空气净化设备。该用于车辆空气净化的智能控制装置能够实现车载空气净化设备的智能开关，不需要人为干预完成，并且节约能源、工作稳定。
【专利说明】用于车辆空气净化的智能控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能控制装置，具体涉及一种基于纳米发电机的用于车辆空气净化的智能控制装置。
【背景技术】
[0002]随着空气污染的加剧，人们对自身所处环境的空气质量要求进一步提高，如室内空气和车辆内的空气。现有技术中对车辆内部空气的净化主要通过汽车空调系统实现，也就是汽车空调系统在实现制冷或制热的同时也起到了净化空气的作用，其通过设置在汽车空调风道进风口处的空调滤芯过滤空气，去除空气中的有害成分。但是传统的空调滤芯过滤已经不能满足人们的要求，因为其过滤效果有限，经其过滤的空气仍会残留大量有害物质损害人们的身体健康。未解决上述问题，车载空气净化设备应运而生，车载空气净化设备不属于汽车空调系统，其为独立的车载设备，人们上车后只需打开它就可以实现空气净化的作用。
[0003]针对于车载空气净化设备还存在如下问题，人们将车窗关闭打开汽车空调系统时，因习惯问题经常会忘记打开车载空气净化设备，达不到有效净化的目的；而当人们打开车窗关闭汽车空调时，又会经常忘记关闭车载空气净化设备，造成了能源的浪费与设备的耗损。
实用新型内容
[0004]本实用新型提供一种用于车辆空气净化的智能控制装置，用于解决现有技术中车载空气净化设备需要人为开关，且人们会经常忘记开启或关闭车载空气净化设备的问题。
[0005]根据本实用新型的一个方面，提供一种用于车辆空气净化的智能控制装置，包括:
[0006]设置在汽车空调风道内部的至少一个纳米发电机，当汽车空调开启时，风道内产生气流并吹动纳米发电机发生机械形变，输出交流脉冲电信号；
[0007]与至少一个纳米发电机相连的，对至少一个纳米发电机输出的交流脉冲电信号进行预处理的信号采集电路；
[0008]与信号采集电路相连的，根据信号采集电路输出的电信号进行判断处理，从而输出控制信号的中央处理电路；以及
[0009]与中央处理电路相连的，根据中央处理电路输出的控制信号进行开启和关闭的车载空气净化设备。
[0010]其中，至少一个纳米发电机为摩擦发电机和/或氧化锌纳米发电机；
[0011]摩擦发电机为三层、四层或者五层结构，摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个表面，摩擦发电机具有至少两个输出端；
[0012]氧化锌纳米发电机为四层或者五层结构，氧化锌纳米发电机具有两个输出端。
[0013]本实用新型的用于车辆空气净化的智能控制装置采用将纳米发电机作为传感器设置在汽车空调的风道内，感知汽车空调的开启与否，经过信号处理电路及中央处理电路控制车载空气净化设备的开启与关闭，当汽车空调开启时，车载空气净化设备开启，当汽车空调关闭时，车载空气净化设备关闭。该用于车辆空气净化的智能控制装置，由于采用纳米发电机作为触发器，不仅灵敏度高，而且误报率低，且无需人为干预即可完成装置的启停，给用户的使用的带来极大的便利。并且用于车辆空气净化的智能控制装置的启停时机与汽车空调的启停时机相同，达到了最合理使用车辆空气净化设备的目的，极大的节约了能源，保护了环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型实施例一的一用于车辆空气净化的智能控制装置的示意图；
[0015]图2为本实用新型实施例一的另一用于车辆空气净化的智能控制装置中的信号米集电路的不意图；
[0016]图3为本实用新型实施例二的一用于车辆空气净化的智能控制装置的示意图；
[0017]图4a为本实用新型实施例的一用于车辆空气净化的智能控制装置中的纳米发电机设置在汽车风道内的结构示意图；
[0018]图4b为本实用新型实施例的另一用于车辆空气净化的智能控制装置中的纳米发电机设置在汽车风道内的结构示意图；
[0019]图5为本实用新型实施例一的用于车辆空气净化的智能控制装置的工作流程图；图6为本实用新型实施例中的一摩擦发电机的正向剖面结构示意图；
[0020]图7a为本实用新型实施例中的一氧化锌纳米发电机的立体结构示意图；
[0021]图7b为图7a所示的本实用新型实施例中的一氧化锌纳米发电机的正向剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0023]为解决现有技术中的车载空气净化设备需要人为开关，且人们会经常忘记开启或关闭车载空气净化设备的问题，本实用新型提供一种用于车辆空气净化的智能控制装置，图1为本实用新型实施例一的一用于车辆空气净化的智能控制装置的示意图，如图1所示，本实用新型第一方面实施例的用于车辆空气净化的智能控制装置，包括:至少一个纳米发电机11、信号采集电路12、中央处理电路13和车载空气净化设备14。其中，至少一个纳米发电机设置在汽车空调的风道内，当空汽车空调开启时风道内产生的气流吹动至少一个摩擦发电机产生机械形变，输出交流脉冲电信号；信号采集电路12的输入端与至少一个纳米发电机11的输出端相连，用于对至少一个纳米发电机11产生的交流脉冲电信号进行预处理；中央处理电路13的第一输入端与信号采集电路12的输出端相连，根据信号采集电路12输出的电信号进行判断处理，从而输出控制信号；车载空气净化设备14的输入端与中央处理电路13的输出端相连，根据中央处理电路13输出的控制信号进行开启和关闭。
[0024]其中，至少一个纳米发电机11可以是摩擦发电机和/或氧化锌纳米发电机，本领域技术人员可以根据需要进行选择，此处不做限定，其具体结构将在后面进行详细描述。在本实施例中，车载空气净化设备需要与汽车空调的开启与关闭同步，同时纳米发电机需要外界环境中的震动和/或风的吹动实现发电，所以将至少一个纳米发电机设置在了汽车空调的风道内，从而对应汽车空调开启产生交流脉冲电信号。且纳米发电机11的数量可以为一个，也可以为多个。当为多个纳米发电机时，纳米发电机之间通过串联和/或并联的方式连接，本领域技术人员可以根据需要进行选择，此处不做限定。
[0025]其中，中央处理电路13包括具有判断处理功能的单片机(MCU)。本实用新型对单片机(MCU)的类型不做限制，可以选用各种MCU，例如MSP430芯片。需要说明的是，该中央处理电路实现的是对电信号与预设阈值进行比较的功能，及信号产生开始的计时功能。经MCU处理后会对应输出控制信号，此控制信号包括开启信号与关闭信号。此种工作模式将在下文对该实施例的工作流程介绍中具体描述。
[0026]其中，中央处理电路13可以采用电压比较器与计时器配合使用来取代各种MCU。此种硬件组合的工作模式如下:电压比较器接收到信号处理电路12输出的电信号后与其内的预设阈值进行比较，比较合格后计时器开始计时，达到计时时间后，直接将信号处理电路12输出的电信号作为控制信号来控制车载空气净化设备14开启；当比较不合格和/或计时时间不足时，中央处理电路13不输出控制信号，此时车载空气净化设备14关闭。电压比较器及计时器等硬件的具体型号及电路布置不做限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。
[0027]可选地，如图2所示，信号采集电路12可以进一步包括:整流电路121、滤波电路122、放大电路123和模数(A/D)转换电路124。整流电路121的输入端与至少一个纳米发电机11的输出端相连，用于将至少一个纳米发电机11输出的交流脉冲电信号进行整流处理，得到单向脉动的直流电信号；滤波电路122的输入端与整流电路121的输出端相连，用于滤除整流电路122输出的单向脉动的直流电信号中的干扰杂波；放大电路123的输入端与滤波电路122的输出端相连，用于将滤波电路122输出的直流电信号进行放大处理;A/D转换电路124的输入端与放大电路123的输出端相连，用于对放大电路123输出的放大后的单向脉动的直流电信号进行模数转换，将模拟电信号转换为数字电信号以输出给中央处理电路13的第一输入端。另外，A/D转换电路124可以采用单独的A/D转换芯片实现，也可以采用中央处理电路13自身携带的A/D转换电路，本领域技术人员可以根据需要进行选择，此处不做限定。
[0028]可选地，如图3所示，为本实用新型实施例二的一用于车辆空气净化的智能控制装置的示意图，本实施例与实施例一的区别仅在于:进一步设置有储能电路16。其中，储能16的输入端与至少一个纳米发电机11的第二输出端相连，用于接收并存储其产生的电能；储能电路16的输出端分别与用电器件相连，为其供电，此处用电器件可以为信号处理电路12和中央处理电路13，同时还可以为车载的其他用电器件，如前后排阅读灯、空气检测设备等，此处不做具体限定。该储能电路包括转换电路及储能器，两者皆为现有技术中的产品，本领域技术人员可以根据需要进行选择，此处不做限定。
[0029]另外，上述实施例一和实施例二中的至少一个纳米发电机可以设置在汽车空调的风道进风口处，此处设置简单，更换方便，需要说明的是，至少一个纳米发电机也可以设置在风道的其它位置，如中段和出风口处，其具体实现方式本领域技术人员可以根据需要进行选择，此处不做限定。
[0030]具体地，图4a为本实用新型实施例的一用于车辆空气净化的智能控制装置中的纳米发电机设置在汽车空调设备的风道内的结构示意图，如图5a所示，在本实施例中，至少一个纳米发电机11的两端分别通过弹簧52固定设置于汽车空调设备的风道内壁51上。其中，当为多个纳米发电机11相连时，多个纳米发电机11之间也是通过弹簧52相互连接固定的，本实施例中使用弹簧作为纳米发电机与风道内壁、纳米发电机与纳米发电机之间的连接部件，可以增加纳米发电机的感知外界振动和/或风的吹动的灵敏度，从而可以可靠、准确的输出电信号。
[0031]更具体地，如图4b所示，为本实用新型实施例的另一用于车辆空气净化的智能控制装置中的纳米发电机设置在汽车空调设备的风道内的结构示意图，在本实施例中，汽车空调设备的风道内壁上固定设置有一通气网53，且所述通气网53的截面的形状、大小与风道的截面的形状、大小相同，这就使得该通气网53可以固定设置于风道内，而至少一个纳米发电机11的一端固定设置于通气网53的框架结构上，其另一端为自由端，从而形成纳米发电机网。当风道内有风吹过时，纳米发电机11的自由端随风飘动，使纳米发电机11产生机械形变，从而将机械能转换成电信号输出。需要注意的是，纳米发电机的截面形状及大小要小于通气网53的框架结构形成的通气孔54的截面形状及大小匹配，以使空气能够在风道内自由流通，从而避免纳米发电机11堵塞通气孔54，优选纳米发电机的截面形状和通气孔54的截面形状相同，截面大小为通气孔54的截面大小的三分之一。另外，通气孔54的截面与纳米发电机11的截面的形状可以方形、圆形等规则的形状，也可以为其它不规则的形状；并且通气孔54的截面与纳米发电机11的截面的形状可以相同，也可以不同，此处不做限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。
[0032]另外，为了避免外界环境因素如温度、湿度、灰尘、酸碱度等对至少一个纳米发电机11的工作造成影响，在本实用新型的实施例中，还可以在至少一个纳米发电机11的外部设置密封保护套，从而保证其可靠，稳定的工作。其中，密封保护套的材质优选轻薄，柔软、抗腐蚀的材质，本领域技术人员可以根据需要进行选择，此处不做限定。
[0033]图5为本实用新型实施例一的一用于车辆空气净化的智能控制装置的工作流程图，包括:
[0034]步骤S601，首先中央处理电路对内部信息进行初始化。
[0035]步骤S602，中央处理电路接收到信号采集电路输出的电信号后，将该电信号V与中央处理电路内部的预设阈值Vtl进行比较。
[0036]若V彡V。，跳转步骤S603。
[0037]若V彡V。，跳转步骤S605。
[0038]步骤S603，计时器开始计时，并将该计时时间存储在中央处理电路中。具体地，该计时器可以采用中央处理电路本身自带的定时器进行计时，也可以采用单独的定时电路进行计时，此处不做限定。应当注意的是:所述计时时间是由本领域技术人员根据需要进行设定的，可以设定为30s、lmin，此处不做限定。
[0039]步骤S604，在计时时间内，中央处理电路判断V是否持续多V。。
[0040]若V彡V。，跳转步骤S606。[0041 ] 若V彡V。，跳转步骤S605。
[0042]步骤S605，中央处理电路输出用于控制车载空气净化装置关闭的关闭信号。
[0043]步骤S606，中央处理电路输出用于控制车载空气净化装置开启的开启信号。
[0044]用于车辆空气净化的智能控制装置的具体工作过程如下所述:当汽车处于运行状态时，会从汽车空调的风道进风口处进入气体，该气体在进入时，会经过至少一个纳米发电机，使其产生机械形变，从而产生电信号；该电信号会输出给信号采集电路进行整流、滤波、放大和A/D转换，从而输出适合中央处理电路处理的电信号；如图5所示，当该电信号被中央处理电路接收到时，中央处理电路会将该电信号V与预先设置的阈值Vtl进行比较。当该电信号V大于或等于预设的阈值Vtl,中央处理电路开始计时，如果在计时时间内该电信号V—直大于或等于预设的阈值Vtl，则认为汽车空调的换气口处有气体进入，输出开启信号给车载空气净化装置，使车载空气净化装置进行工作；当该电信号V大于或等于预设的阈值Vtl，中央处理电路开始计时，如果在计时时间内该电信号V小于预设的阈值Vtl，则认为小于预设的阈值Vtl之前的电信号为干扰电信号，输出关闭信号给车载空气净化装置，使车载空气净化装置停止工作，并将中央处理电路中的定时器清零，等待下次计时；当该电信号V小于预设的阈值Vtl，则认为汽车空调的风道进风口处没有气体进入，输出关闭信号给车载空气净化装置，使车载空气净化装置停止工作。
[0045]图6为本实用新型实施例中的一摩擦发电机的正向剖面结构示意图。如图6所示，三层结构的摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极层71，第一高分子聚合物绝缘层72和第二电极层73。其中，第一电极层71和第二电极层73构成摩擦发电机的信号输出端。优选地，为了进一步提高摩擦发电机的发电效率，第一高分子聚合物绝缘层72和第二电极层73相对设置的两面中的至少一个面上设置有微纳结构74。
[0046]另外，本实用新型还可采用具有四层、五层结构的摩擦发电机，四层结构的摩擦发电机是在三层的基础上增加了一层高分子聚合物绝缘层，参考图7所示的三层结构的摩擦发电机，本领域技术人可以较容易的理解四层、五层结构的摩擦发电机的结构，此处不再赘述。
[0047]下面介绍本实用新型的氧化锌纳米发电机的四层结构和五层结构。
[0048]本实用新型的四层结构的氧化锌纳米发电机如图7a和图7b所示。该氧化锌纳米发电机包括:依次层叠设置的第一电极层81，第一高分子聚合物绝缘层82，氧化锌纳米阵列84以及第二电极层83。其中，第一电极层81设置在第一高分子聚合物绝缘层82的第一侧表面上；其中，氧化锌纳米阵列84垂直生长在第二电极层83上且氧化锌纳米阵列84的另一端设置有第一高分子聚合物绝缘层82的第二侧表面(或氧化锌纳米阵列84垂直生长在第一高分子聚合物绝缘层82的第二侧表面上且氧化锌纳米阵列84的另一端设置有第二电极层83);其中，第一电极层81和第二电极层83构成氧化锌纳米发电机的两个输出端。
[0049]本实用新型的五层结构的氧化锌纳米发电机参考图7a和图7b所示的第一种结构的氧化锌纳米发电机，本领域技术人可以较容易的理解其结构，此处不再赘述。
[0050]由上可知，本实用新型的用于车辆空气净化的智能控制装置，采用纳米发电机作为传感器来持续感知外界环境中的微扰(振动和/或风吹动的机械能)，并将此微扰产生的机械能转换为电信号，该电信号会经过信号采集电路输出给中央处理电路进行判断处理，从而实现车载空气净化装置的开启和关闭。该用于车辆空气净化的智能控制装置，由于采用纳米发电机作为触发器，不仅灵敏度高，而且误报率低，且无需人为干预即可完成电路的通断，给用户的使用的带来极大的便利。并且用于车辆空气净化的智能控制装置只有在使用时才进行供电，极大的节约了能源，保护了环境。
[0051]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0052]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0053]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0054]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0055]流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的电路、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属【技术领域】的技术人员所理解。
[0056]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0057]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种用于车辆空气净化的智能控制装置，其特征在于，包括: 设置在汽车空调风道内部的至少一个纳米发电机，当所述汽车空调开启时，所述风道内产生气流并吹动所述纳米发电机发生机械形变，输出交流脉冲电信号； 与所述至少一个纳米发电机相连的，对所述至少一个纳米发电机输出的交流脉冲电信号进行预处理的信号采集电路； 与所述信号采集电路相连的，根据所述信号采集电路输出的电信号进行判断处理，从而输出控制信号的中央处理电路；以及 与所述中央处理电路相连的，根据所述中央处理电路输出的控制信号进行开启和关闭的车载空气净化设备。
2.根据权利要求1所述的用于车辆空气净化的智能控制装置，其特征在于，所述至少一个纳米发电机为摩擦发电机和/或氧化锌纳米发电机；其中， 所述摩擦发电机为三层、四层或者五层结构，所述摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个表面，所述摩擦发电机具有至少两个输出端； 所述氧化锌纳米发电机为四层或者五层结构，所述氧化锌纳米发电机具有两个输出端。
3.根据权利要求1所述的用于车辆空气净化的智能控制装置，其特征在于，所述纳米发电机的数目为多个，多个所述纳米发电机通过串联和/或并联方式连接。
4.根据权利要求1所述的用于车辆空气净化的智能控制装置，其特征在于，所述至少一个纳米发电机的两端通过弹簧固定设置于所述风道内壁上。
5.根据权利要求1所述的用于车辆空气净化的智能控制装置，其特征在于，所述风道内设置有一与风道内截面形状、大小相同的纳米发电机网。
6.根据权利要求5所述的用于车辆空气净化的智能控制装置，其特征在于，所述纳米发电机网由通气网及所述至少一个纳米发电机组成，其中: 所述通气网的形状及大小与所述风道内截面的形状、大小相同，且其表面上具备至少一个与所述纳米发电机形状及大小匹配的通气孔； 所述至少一个纳米发电机的一端分别固定设置在所述通气网的至少一个通气孔上，其余部分作为自由端不固定设置。
7.根据权利要求1所述的用于车辆空气净化的智能控制装置，其特征在于，所述至少一个纳米发电机的外部设置有密封保护套。
8.根据权利要求1所述的用于车辆空气净化的智能控制装置，其特征在于，所述中央处理电路包括电压比较器，其中: 所述电压比较器输出的所述控制信号为经过其比较后的所述信号采集电路输出的电信号。
9.根据权利要求8所述的用于车辆空气净化的智能控制装置，其特征在于，所述中央处理电路进一步包括计时器。
10.根据权利要求1所述的用于车辆空气净化的智能控制装置，其特征在于，所述中央处理电路为单片机，其中: 所述单片机输出的所述控制信号包括开启信号和关闭信号。
11.根据权利要求1所述的用于车辆空气净化的智能控制装置，其特征在于，进一步包括储能电路，所述储能电路与所述至少一个纳米发电机连接，用于存储所述至少一个纳米发电机产生的电能并为用电器件供电。
【文档编号】H02N1/04GK204210274SQ201420253281
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】徐传毅 申请人:纳米新能源（唐山）有限责任公司